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操作系统级防火墙的研究与设计

作　者: 尹淑军
导　师: 秦华
学　校: 北京工业大学
专　业: 计算机应用
关键词: 操作系统安全增强访问控制系统调用可卸载内核模块多安全策略框架
分类号: TP393.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

操作系统是唯一紧靠硬件的基本软件，其安全职能是其他软件安全职能的根基，缺乏这个安全的根基，构筑在其上的应用系统以及安全系统，如PKI、加密解密技术的安全性都得不到根本保障。在网络安全问题日益严重的今天，对安全操作系统的需求非常迫切。Linux操作系统随着其应用的逐渐广泛性，其安全问题也倍受关注。实际上，现在的Linux操作系统存在很多安全问题：如访问控制过于简单、root权限过大、进程得不到保护等。本文提出操作系统级防火墙的安全增强方案，从增强操作系统访问控制的角度提高Linux操作系统的安全性。操作系统级防火墙与Linux操作系统原访问控制机制形成了对Linux操作系统的双重访问控制的保护。论文重点介绍了访问控制的理论、系统调用的概念、可卸载内核模块的机制以及多安全策略支持框架GFAC；并详细阐述了操作系统级防火墙的体系结构、各个功能模块、设计与实现以及操作系统级防火墙各个组件的设计与实现。由于操作系统级防火墙是作为一个Linux可卸载内核模块来实现，因此本系统区别于其他安全操作系统之处在于本系统不直接修改内核源代码并且易于扩展，具有方便升级加载卸载灵活、良好的可扩展性等优点。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
第1章绪论  8-16
  1．1 课题的研究背景及意义  8-11
    1．1．1 Linux现有的安全性  8-9
    1．1．2 Linux存在的安全缺陷  9-11
  1．2 相关领域的研究现状及发展  11-13
    1．2．1 目前国内外Linux安全增强的研究现状  11-12
    1．2．2 现有研究的不足及本课题所作的改进  12-13
  1．3 本课题的研究内容及目标  13-16
    1．3．1 本课题的研究内容  13-14
    1．3．2 本课题的目标  14-16
第2章 LINUX下的操作系统级防火墙  16-37
  2．1 Linux操作系统级防火墙与普通防火墙的联系与区别  16-19
    2．1．1 操作系统级防火墙与普通防火墙的联系  16-17
    2．1．2 操作系统级防火墙与普通防火墙的区别  17-19
  2．2 访问控制机制的研究  19-27
    2．2．1 自主访问控制技术  21-23
    2．2．2 强制访问控制技术  23-26
    2．2．3 在Linux中添加访问控制机制  26-27
  2．3 基于Linux系统实现操作系统级防火墙的可行性  27-28
    2．3．1 系统的三个目标  27-28
    2．3．2 系统实现的可行性  28
  2．4 Linux系统调用机制  28-32
    2．4．1 什么是Linux系统调用  28-30
    2．4．2 Linux中系统调用的实现机制  30-31
    2．4．3 修改系统调用来增强Linux安全性  31-32
  2．5 Linux可卸载内核模块机制  32-36
    2．5．1 Linux可加载内核模块概述  32-34
    2．5．2 将操作系统级防火墙实现为可卸载内核模块  34-35
    2．5．3 限制内核模块的插入  35-36
  2．6 本章小结  36-37
第3章 GFAC框架研究与操作系统级防火墙的设计  37-58
  3．1 多安全策略支持框架的选择  37-40
    3．1．1 系统对框架的要求  37
    3．1．2 FLASK框架和GFAC框架  37-38
    3．1．3 GFAC框架概述  38-40
  3．2 GFAC框架的各个组件  40-45
    3．2．1 AEF组件  40-43
    3．2．2 ADF组件  43-44
    3．2．3 ACI组件  44-45
    3．2．4 各组件的相互作用  45
  3．3 访问控制模型的设计  45-55
    3．3．1一些通用的概念  46-48
    3．3．2 访问控制模型的设计  48-50
    3．3．3 添加访问控制模型之后的操作系统安全性  50-52
    3．3．4 操作系统级防火墙如何工作  52-55
  3．4 操作系统级防火墙数据结构的设计  55-57
    3．4．1 与客体相关的数据结构  55-56
    3．4．2 与主体相关的数据结构  56
    3．4．3 与请求相关的数据结构  56-57
  3．5 本章小结  57-58
第4章操作系统级防火墙的实现  58-76
  4．1 系统总体功能模块概述  58-60
    4．1．1 数据结构初始化模块  58
    4．1．2 ADF决策函数模块  58
    4．1．3 系统调用安全扩展模块  58-59
    4．1．4 系统配置和管理模块  59
    4．1．5 系统级防火墙与内核的接口模块  59-60
  4．2 ADF的实现  60-66
    4．2．1 ADF的主要函数  61-63
    4．2．2 ADF中访问控制模型的实现  63-66
  4．3 AEF的实现  66-71
    4．3．1 AEF控制过程  67-70
    4．3．2 AEF函数的实现  70-71
  4．4 ACI的实现  71-75
    4．4．1 ACI组件的数据结构  71-74
    4．4．2 ACI组件的属性函数  74-75
  4．5 本章小结  75-76
结论  76-79
参考文献  79-83
致谢  83

操作系统级防火墙的研究与设计

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